OCT Macular: Instrumento óptico

Exploraremos la Tomografía de Coherencia Óptica (OCT) desde varios ángulos. Veremos cómo se genera la imagen, los componentes y la configuración típica de los equipos. También, las diferentes formas de adquirir datos, las aplicaciones clínicas y las ventajas y limitaciones de esta tecnología.

1. FUNDAMENTOS FÍSICOS Y BASES TEÓRICAS

1. Interferometría de baja coherencia
   • La OCT se basa en la interferometría de baja coherencia. Usa luz infrarroja o cercana al infrarrojo, con longitudes de onda de 800 nm a 1300 nm.
   • Esta luz baja en coherencia solo interfiere cuando los caminos de los dos brazos del interferómetro son casi iguales. Esto permite localizar las reflexiones en el tejido con alta resolución axial.
2. Principio de funcionamiento
   • Se divide un haz de luz en dos rutas:
     1. Brazo de referencia: la luz va a un espejo o elemento reflector que se mueve.
     2. Brazo de la muestra: la luz va a la zona del tejido que se quiere explorar. Cada punto devuelve parte de la luz reflejada.
   • Al combinar los dos haces se crea un patrón de interferencia. La intensidad de este patrón revela la información de profundidad del tejido.
3. Resolución axial y lateral
   • Resolución axial (en profundidad): se determina por la longitud de coherencia de la luz. Con longitudes de onda típicas, se logran resoluciones axiales de 1-10 micras en equipos clínicos de alta resolución.
   • Resolución lateral: se determina por el diámetro del haz y las características ópticas del sistema. Suele ser de decenas de micras, aunque hay configuraciones especiales que pueden acercarse a la resolución axial.
   • En OCT oftálmica de alta resolución, se pueden ver con detalle las capas de la retina, que miden micras.

2. TECNOLOGÍA E INSTRUMENTACIÓN

1. Tipos de fuentes de luz
   • Fuentes de banda ancha (OCT de dominio de tiempo tradicional): láseres de superluminescencia o diodos de luz superluminosa (SLD), que ofrecen una alta intensidad y un ancho espectral suficiente para lograr la resolución deseada.
   • Láseres sintonizables (Swept-Source OCT): en estos sistemas, la fuente de luz cambia rápidamente su longitud de onda central, permitiendo capturar un espectro interferométrico de forma más rápida y con mayor sensibilidad de señal.
   • LED o VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser): otra tecnología usada en algunos sistemas que también ofrece barridos en longitud de onda con alta estabilidad.
2. Interferómetro
   • Tradicionalmente, el interferómetro de Michelson modificado se ha usado en OCT.
   • En la versión de dominio de tiempo (Time-Domain OCT, TD-OCT), se mueve físicamente el espejo de referencia para medir la señal de interferencia en distintas profundidades.
   • En la versión de dominio espectral (Spectral-Domain OCT, SD-OCT) o dominio de Fourier, el espejo de referencia se queda fijo, y se registra todo el espectro de interferencia con un espectrómetro de alta velocidad. Luego se aplica una Transformada de Fourier para obtener la información en profundidad.
   • En la versión de barrido de fuente (Swept-Source OCT, SS-OCT), en lugar de un espectrómetro, la fuente de luz sintoniza rápidamente las longitudes de onda y un fotodetector de alta velocidad recoge la intensidad de interferencia en función del tiempo. Posteriormente se aplica también una transformación de Fourier para reconstruir el perfil en profundidad.
3. Sistemas de escaneo en la muestra
   • Para obtener imágenes bidimensionales o tridimensionales, el haz se desplaza lateralmente por la superficie de la muestra (por ejemplo, la retina). Esto se hace típicamente mediante espejos galvanométricos de alta velocidad o MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems).
   • A medida que se adquiere la señal de interferencia en cada posición lateral, se va construyendo una sección transversal (B-scan) o un volumen (al juntar múltiples B-scans).
4. Procesamiento de señal
   • Tras recopilar la señal interferométrica, se llevan a cabo pasos de filtrado, corrección de dispersión, interpolación y finalmente se aplica la transformada de Fourier para obtener la distribución de reflectividad en profundidad.
   • Se suelen usar algoritmos de corrección de movimiento para reducir artefactos si el paciente se mueve.
   • Finalmente, la señal resultante se representa en escala de grises o a veces en falsos colores (a menudo colores “cálidos” para reflexiones intensas y “fríos” para reflexiones débiles).

3. CLASIFICACIÓN DE LAS PRINCIPALES VARIANTES DE OCT

1. Time-Domain OCT (TD-OCT)
   • La versión más antigua y lenta. Requiere mover el espejo de referencia. Fue la primera generación de OCT comercializada en oftalmología.
   • Ofrece menor velocidad de adquisición comparada con las técnicas Fourier-Domain, lo que implica menor densidad de puntos de muestreo y menor resolución volumétrica.
2. Spectral-Domain OCT (SD-OCT)
   • También llamado “Fourier-Domain OCT”. La fuente de luz es de banda ancha, el espejo de referencia está fijo y se usa un espectrómetro de alta velocidad.
   • Aumenta drásticamente la velocidad de adquisición y la sensibilidad, permitiendo obtener escaneos 2D y 3D más rápidos y con mayor resolución.
   • Actualmente es la más común en dispositivos de oftalmología de gama alta.
3. Swept-Source OCT (SS-OCT)
   • Utiliza un láser sintonizable que barre una gama de longitudes de onda. El detector registra la intensidad de la señal en cada longitud de onda.
   • Es muy rápida (más aún que la SD-OCT en muchos casos), puede penetrar mejor en ciertos tejidos (por ejemplo, es útil para ver el segmento anterior del ojo y la coroides con mayor detalle), y puede ofrecer un mayor rango de profundidad.
   • Cada vez es más popular en sistemas oftálmicos de última generación.
4. Polarization-Sensitive OCT (PS-OCT)
   • Variante capaz de medir cambios en la polarización de la luz a medida que se propaga por los tejidos, brindando información adicional sobre propiedades tisulares (por ejemplo, la birefringencia de ciertas capas o la presencia de fibrillas de colágeno).
5. Doppler OCT
   • Combina OCT con mediciones de desplazamientos de fase para evaluar flujos. Permite estudiar el flujo sanguíneo en los vasos retinianos, en la piel o en arterias coronarias, aunque con limitaciones en la tasa de flujo.
   • Ha evolucionado en OCT angiografía (OCT-A), que representa la vasculatura de forma no invasiva al detectar cambios de señal entre adquisiciones secuenciales.

4. APLICACIONES CLÍNICAS Y DE INVESTIGACIÓN

1. Oftalmología
   • Es la aplicación más extendida. Permite imágenes de la retina con detalles micrométricos. Se identifican capas como la membrana de Bruch y el epitelio pigmentario.
   • Se usa para diagnosticar:
     • Degeneración Macular Asociada a la Edad (DMAE): se ven drusas y alteraciones del epitelio pigmentario.
     • Glaucoma: se miden espesores de la capa de fibras nerviosas en el nervio óptico.
     • Edema macular (diabético, por oclusiones venosas, uveítis, etc.): se observa el líquido intercelular.
   • También se evalúa el segmento anterior (córnea, ángulo camerular) con versiones específicas de OCT de segmento anterior.
2. Dermatología
   • Permite visualizar en vivo las capas de la piel sin necesidad de biopsia.
   • Útil para diagnosticar ciertos tipos de lesiones cutáneas, como carcinomas basocelulares en estadios iniciales.
3. Cardiología (OCT intravascular o IV-OCT)
   • Con un catéter muy delgado, se introduce la OCT dentro de las arterias coronarias. Evalúa la placa de ateroma y su composición.
   • Es de gran utilidad en la colocación y evaluación de stents y para caracterizar lesiones ateroscleróticas.
   • Ofrece mayor resolución que la IVUS (Ultrasonido Intravascular), aunque tiene menos penetración.
4. Otros usos
   • Endoscopia OCT: se han desarrollado endoscopios OCT para aplicaciones gastroenterológicas.
   • Odontología: evaluación de caries y lesiones en esmalte/dentina.
   • Biología celular: en investigación, para observar estructuras celulares y tejidos ex vivo o in vivo en modelos animales.

5. DETALLES DE USO EN OFTALMOLOGÍA (CASO MÁS COMÚN)

1. Cómo se realiza la exploración
   • El paciente apoya la barbilla en un soporte y mira un punto de fijación.
   • El dispositivo alinea el haz con la pupila y ajusta la potencia de iluminación (siempre muy baja, inofensiva para el ojo).
   • Se realizan barridos (scans) en distintas direcciones:
     • Barridos lineales (B-scans) para secciones transversales de la retina.
     • Barridos circulares alrededor del nervio óptico (para medir espesor de la capa de fibras nerviosas).
     • Barridos volumétricos 3D (cubos) de la mácula.
   • El software reconstruye las imágenes en tiempo casi real.
2. Análisis de las imágenes
   • Se miden espesores de distintas capas (por ejemplo, el espesor macular total, la capa de células ganglionares, la capa de fibras nerviosas peripapilares).
   • Se buscan alteraciones estructurales, presencia de fluido intrarretiniano o subrretiniano, membranas epirretinianas, agujeros maculares, drusas, etc.
   • Estos datos se comparan con bases de datos normativas según edad y sexo para detectar desviaciones patológicas.
3. Ventajas
   • Altísima resolución: ver detalles anatómicos de 5-10 micras.
   • Rapidez: cada escaneo dura fracciones de segundo a pocos segundos en equipos modernos.
   • No invasivo: no emite radiación ionizante ni requiere contraste.
   • Seguimiento de patologías: se puede cuantificar la progresión o mejoría tras tratamientos (por ejemplo, tras inyecciones intravítreas en edema macular).
4. Limitaciones
   • Dependencia de la transparencia de medios: Si hay opacidades en córnea, cristalino (cataratas muy densas) o hemorragias en vítreo, la señal se atenúa y la imagen se degrada.
   • Campo de visión: El área de escaneo es relativamente pequeña comparada con una fotografía de fondo de ojo tradicional.
   • Costo: Los equipos de OCT de última generación pueden ser costosos para algunos centros.

6. VENTAJAS Y DESAFÍOS FRENTE A OTRAS TÉCNICAS

1. Comparación con otras modalidades de imagen
   • TAC o RM: La OCT supera a estas en resolución, pero solo funciona en tejidos transparentes o accesibles.
   • Ultrasonido: La ecografía ocular puede ver estructuras opacas, pero su resolución es menor y capturar detalles de la retina es más difícil.
   • Fotografía de fondo de ojo: Ofrece una visión 2D de la retina, útil para detectar cambios generales, pero no brinda la información de “corte transversal” que la OCT.
2. Desafíos tecnológicos
   • Aumentar la velocidad de adquisición sin perder resolución.
   • Mejorar la penetración en medios opacos o turbios.
   • Integrar la información funcional (flujo sanguíneo, metabolismo) a la información estructural.

7. PERSPECTIVAS FUTURAS

1. OCT Angiografía (OCT-A)
   • Permite ver la vascularización retiniana y coroidea sin inyectar colorantes. Detecta cambios en la señal causados por el movimiento de glóbulos rojos.
   • Ideal para el diagnóstico de neovascularizaciones y microaneurismas en retinopatía diabética, DMAE neovascular, etc.
2. OCT de mayor penetración
   • Se investiga el uso de longitudes de onda más largas (1.3 µm, 1.7 µm) para ver estructuras más profundas como la coroides o la esclera.
3. Miniaturización y portabilidad
   • Hay desarrollos de OCT portátiles (handheld), útiles en neonatos, pacientes en quirófano, etc.
   • El cateterismo OCT en cardiología y la endoscopia en gastroenterología son ejemplos de miniaturización aplicada.
4. Uso con inteligencia artificial
   • Se están desarrollando algoritmos de IA para reconocer automáticamente patologías en las imágenes de OCT, cuantificar hallazgos y asistir en el diagnóstico, reduciendo la carga de trabajo de los especialistas.

CONCLUSIÓN

La Tomografía de Coherencia Óptica (OCT) es una tecnología de imagen basada en interferometría de baja coherencia. Logra cortes transversales con resolución micrométrica en tejidos transparentes o accesibles.

• Clave en la oftalmología: Ha revolucionado el diagnóstico y seguimiento de enfermedades retinianas y del nervio óptico, permitiendo tratamientos más oportunos y precisos.
• Aplicaciones en dermatología, cardiología e investigación: Gracias a la posibilidad de obtener imágenes detalladas de la piel, arterias o tejidos en condiciones de laboratorio.
• Evolución tecnológica constante: Del Time-Domain OCT al Spectral-Domain y Swept-Source OCT, sumado al desarrollo de OCT-A, Doppler OCT y variantes de polarización, permiten cada vez más información estructural y funcional.

La OCT no es solo un instrumento óptico. Es una metodología avanzada para obtener imágenes. Usa láseres de baja coherencia y principios de interferometría.

Además, realiza escaneos de alta velocidad y analiza los datos con computadoras avanzadas. Esto permite obtener imágenes de alta resolución sin necesidad de procedimientos invasivos.

Por eso, la OCT es una herramienta esencial en la medicina moderna. Es muy útil en el cuidado ocular.